矿井提升机选型设计

1、矿井提升设备选型设计第一章 矿井概述一、位置、交通及气象石炭井A矿位于石炭井矿区北部，南邻 B矿。本矿距大武口大西 洗煤厂为33Km,距平罗车站44Km,距包头为498Km,距洒泉为999Km。二、地形及地貌矿井地势北高南低，北部及东部且有高山环绕，井口内海拔标高在 1480- 1530 之间。三、气象本区呈大陆性气候，常年干燥少雨，最高气温为 7月，38C,最 低气温为12月至次年1月,-28 C雨季在6-9月，最大降雨量为76 mm,风季为1月至次年3月，风力可达10级且多属西北风，冻士 深为0.3-1.2米.四、水文地质井口水文条件简单，本区气候干燥少雨岩层主要靠大气层降雨补 给，地面水

2、的经济条件好，岩层一般比较致密，渗透性极弱，煤层顶、 底板岩层渗透系数一般为0.0001cm/s.井口内位于上游已修筑防洪堤， 降雨后洪水可排出井田之外.五、地质构造本井田以单斜构造为主，地层走向，皿线以南为N15W倾斜25左右，皿线以北渐转为N52 E,倾角60左右，井田次级褶皱较发青，主 要分布在石炭井断层上、下盘，对煤层影响不大。六、矿井瓦斯、煤尘及发火本矿瓦斯相对涌出量为5.87m3/T日;CQ涌出量为11.54m3/日吨， 属低沼气高CO矿井。煤尘爆炸指数2939.2%;煤层发火期为612个 月。七、矿井可采煤层和储量本井田内具体有可采或局部可采煤层七层， 二层煤为主要可采层 厚度1

3、0米，煤层倾角16度，在向斜西翼线达25-40度，可采储量为 8520万吨。八、矿井开拓方式、开采水平及采煤方法本矿采用立井多水平上山式开拓，分两个水平开采，第一水平+ 1200,运输水平+1300,向风水平+1370;第二水平，运输水平为+1000。采煤方法：对溥及中厚煤层采用单一走向多壁，全部垮落采煤法； 对厚煤层采倾斜分层，金属网假顶，全部垮落采煤法。第二章 设计依据本矿井设计年产量为60万吨，矿井深度Hc=270米，装载高度Hz=18米，卸载高度Hx=18米，散煤容重0.92t/n 3,年工作日300天, 每天工作小时t=14小时，矿井电压等级6KV本矿提升方式采用立井双箕斗提升，提升

4、机选择2JK 3.5/20单绳缠绕式提升机，提升容器选择JL-6型立井单绳箕斗，钢丝绳选择 巾40mrp 6*19的钢丝绳。电动机选择 YR800-8/1180型6KV高压三相交 流异步电动机。第三章矿井提升机选型设计第一节提升容器的选择：容器容量在大小是确定钢丝绳、提升机和电动机的主要参数，而 提升 速度是影响提升机工作时间及电能消耗的重要参数。另外，容 器的容量与提升速度之间又存在着密切的联系。一般认为经济的提升速度为：Vj=(0.3-0.5) H，一般取Vj=0.4 H其中：H:提升高度，双箕斗提升H=Hs+Hx+Hz =370+18+18 =406m 式中：Hs:矿井深度，Hs=370

5、mHz:装载水平与井下运输水平的高差。Hz=18mHx:卸载水平与井口高差(卸载高度)箕斗提升Hx=18m因而，经济提升速度为 Vj=0.4 . H =0.4 406 =8.06m/s1估算经济提升时间：Tj=VL+H+u+ea Vj式中：a:为提升加速度，对于箕斗，a取0.8m/gu:为容器爬行阶段附加时间，u取10se：每次提升终了后的提升时间，可暂取10s因而：Tj= Vj+H+u+e= 806 + 便+10+10a Vj0.88.06= 10.07+50.37+10+10=80.44s2. 求一次经济提升量:一次经济提升量：Q=fn9式中：An：为矿井年产量，An=60万吨af :提升

6、富裕系数，a f取1.3C:提升不均匀系数，C=1.15t:日工作小时数，t取14小时b:年工作日（一般取300天）1.15*1.3* 60*10000*80.44 Qj =3600*300*14=4.77 吨3. 确定提升容器：根据上面所计算的一次提升量，选择JL-6型立井单绳箕斗JL-6的技术参数如下：名义载有效箕斗质最大提升箕斗高箕斗中重量容积量、k1、<咼度度心距6t6.6m35000kg700m9450m1870mm箕斗的实际装载量Q=6.6Y6.6*0.92=6.07tY为散煤容重：丫取0.92t/M3则完成任务所需要的最大提升循环时间T1xT1x<3600btC af

7、 .An3600* 300*14*6 071.15*1.3* 60* 10000'=96.9s从而可以估算出完成生产任务所需提升速度的最小值Va(TX u )22(TX U )2 4aH' 2=0.8(96.9 10 10) Jo.82(96.9 10 10)24*0.8*406= 2=5.835m/s第二节 提升钢丝绳的选择钢丝绳的强度计算应按煤矿安全规程规定：钢丝绳应按最大 静载荷并考虑一定的安全系数的方法进行计算。、按最大静载荷计算如图所示为钢丝绳计算示意图：由图可知，钢丝绳最在静载荷 Qma是在A点。其值为:Qmax=(Q+Qz)g+pHc N式中：Q:一次提升量：Q=

8、6.07t=6070KgQz：容器质量：Qz=5000KgHe:为纲丝绳最大悬垂长度：He二Hj+Hs+HzHj：为估算井架高度，对箕斗估取30mHs:为矿井深度，Hs=370mHz:装载高度， Hz=18mHc=30+370+18=418m立井缠绕式提升机一般用 6*19的钢丝绳，钢丝绳的抗拉强度(T B=170000N/m箕斗的拉煤安全系数 ma=6.5,则每米绳重为：Qg Qzg0.11 BMa(6070 5500)*9.80.11*170000 4186.5=44.3N/M因而选直径 =40mm,6*19右捻度镀锌钢丝绳，钢丝绳钢丝拉断力之和为Qg=1025000N单位重力为：57.1

9、N/m,则实际安全系数为：Ma= QqQg Qzg PHc=1025000(6070 5000)*9.8 57.1* 418=1025000108486 23868= 1025000132354=7.74>6.5符合要求二、钢丝绳的安全系数煤矿安全规程规定单绳缠绕式提升设备采用的钢丝绳安全系数ma专为升降物料用的钢丝绳不得小于6.5，所以所选钢丝绳符合要求，钢丝绳能够安全可靠的运行。第四节提升机及提升电动机的选择.1. 提升机的选择确定滚筒直径：卷筒直径 D 80d80*403200mm筒 径 D 12001200*2.6 3120mm式中：3 -为纲丝绳中钢丝直径 S =2.6mmd-

10、为纲丝绳中直径对无尾绳系统最大静张力Fj=(Q+Q)g+PH=(6070+5000)*9.8+57.1*406=131669N最大静张力差Fjc=Q+PH=6070*9.8+57.1*406=82669N选2JK-3.5单绳缠绕式提升机，卷筒个数为2,卷筒直径D=3.5m,卷筒宽度B=1.7m,两卷筒中心距1840mm最大静张力差Fjc=11.5t.计算滚筒上缠绕宽度B'：B '=(H 5°+3)(d+ £ )D式中£ :钢丝绳圈间距离£ =3mmb，=( 406 30+3)(40+3)* 3.5=1835mmB v B'<

11、2B,主井提升设备不提人可缠绕两层。提升机直径确定后，按 Vm=D列表(表中i与提升机表中i相对60ind98074059049037011.515.6111.89.47.85.9208.986.785.44.493.39应）从表中送取6.78m/s定位提升速度 Vm Vm=6.78m/s提升机的 最大允许速度12m/s,提升机型号选为：ZJK-3.5/202. 估算电动机功率提升电动机应满足功率、电压及转速三个方面的要求。提升电动机的功率与一次提升量和标准速度 （钢丝绳最大速度） 有关，一般双容器提升用下列公式计算：p，= KQVm1000 j式中K 为矿井阻力系数.箕斗提升K=1.15 动

12、力系数：单绳缠绕式，箕斗无尾绳取 1.3j 减速器效率，取0.85p'=KQvm1000 j1.15*6070* 9.8* 6.78 *1 31000* 0.85=709Kw选用YR800-8/1180型6KV高压三相交流绕线异步电动机额定功率 Pe=800Kw,转速ne=740r/min,效率 n d=92%功率因数COS© =0.82,最大力矩与额定力矩之比 入=2.3 ,飞轮转距GD=576ON.M第五节提升机与井筒的相对位置当井筒位置确定后，应确定提升机的安装地点。当提升机安 装地点一经确定后，就具体确定了提升机轴线与井筒中心线的距 离，另外还要算出井架高度。所以井架

13、高度、提升机轴线与井筒 中心线的距离、钢丝绳弦长和出绳角是影响提升机与井筒相对位 置的五个因素。1、选定天轮天轮安装在井架上，作支撑、引导钢丝绳转向之用。天轮直径 DT 80 D 80*40 3200 mm天轮直径 dt 12001200*2.6 3120nm3500选用TSH益型天轮，天轮直径为3500nrp变为重力为11330N2、井架高度井架高度Hj为从井口到天轮轴线的垂直距离：Hj二Hx+Hr+Hg+0.75Rt+1= 18+9.54+5+0.75*3.5/2+1 =34.76m式中：Hj卸载距离，即井口水平到卸载位置的容器底座高度，米。Hx 卸载高度，取18mHr容器全高，取9.45

14、m11 -矿井提升设备选型设计Hg 过卷高度，取5mRt天轮半径，米。因而井架高度Hj取35m3、提升机滚筒中心到井筒中心线的水平距离Ls > 0.6Hj+D+3.5=0.6*3.5+3.5+3.5=28m考虑到减轻咬绳现象，这里取Ls=30m4、计算弦长根据以确定的L s值，复算钢丝绳的实际弦长及实际内外偏角值。ILx v；(Hj c)2 (Ls Rt)2 (35 1.8)2 (30 3_5)2=43.6m式中：C 滚筒中心线与井口水平的高差，取1.8m。5、求内外偏角二层缠绕时内偏角为a n=arctg s a2lx=arctg ?! 0072*43.6=arctg 空=1°

15、;2087.2式中：s 两天轮中心距，取2.1m。两卷筒之间的距离二层缠绕时只考虑a nVl030，不考虑咬绳。二层缠绕时外偏角为s aa 3 二arctg B 3(d )Lx2.1 0.07 3(40 395) =arctg 1.72 聞.436=0.730<1030由钢丝绳直径、卷筒直径、内偏角关系曲线查得& =3.95mm故满足规程规定的钢丝绳内、外偏角不小于 1030的要求。6、下出绳角卷筒出绳角有大小影响着提升机主轴的受力情况。限制下出绳角的最小值为15度。因此，只需检验下出绳角 B,令其不小于15度就可以了。.D Dt arcsin 2Lx.3.5 3.5 arcsi

16、n2*43.6+ Hj c x arctgLs Rt35 1.8arctg 35302=54.2 0>150满足要求: 附：提升机与井筒相对位置图:-13矿井提升设备选型设计001=CLOCO 一一第六节运动学和力学提升系统示意图：1. 提升系统变位质量提升绳全长Lp二Ho+Hx+刃 D +30+n'JD=423+18+3*3.14*3.5+30+3*3.14*3.5=537M式中Ho钢丝绳悬垂高度Ho二Hs+Hz+H=370+18+35=423m电动机变位重力Gd二Gi/D) 2=5.76*(20/3.5)2=188.08KN电动机的变位质量m二Gd/g=188.08*1000

17、/9.8=19192kg总变位质量mm=(Qg+2QZ+2PLp+Gj+2Gt)/g+md=6070+2*5000+2*57.1*537/9.8+24600+11330/9.8+19192=67276kg式中:Gj/g为提升机包括减速箱的变位质量，Gj/g=24600kgGt 为天轮的变位质量 11330kg 2.加速度按减速器最大扭矩计算2M max D(KQgPH )-19Gd m 一g57.1* 406)2* 30* 1000 * 9.8358 15* 607067276191921.59 m/ s式中k-阻力系数，取1.15Mmax-减速器许可的最大扭矩，JK-3.5/20所用的ZHL

18、R-170型减速器取30tm 按电动机过负荷能力计算a12< (0.75 入 Fe-kQg-PH)/m=(0.75*2.3*100295-1.15*6070*9.8-57.1*406)/67276=1.21m/s2式中Fe电动机额定力1000Pe,1000*800Fe Zi 10.85Vm6.78=100295NZ 电机台数，取1入过负荷系数，取2.3K矿井阻力系数，取1.15根据煤矿安全规程对立井箕斗提升的加速度a1 < 1.2m/s2,取 a1=1.0m/s3.减速度般情况下按自由滑行速度减速kQg PH a3m1.15* 6070* 9.8 57.1* 406672762=0

19、.67 m/s. 2取 a3=0.7 m/s4. 速度图计算 ho=2.35m,V0=1.5m/s 1）初加速度选取 Vo=1.5m/sVo21.522a。2h0 2* 2.352=0.479 m/s 10=V0/a o=1.5/0.479=3.13s2) 主加速阶段t1=(Vm-Vo)/a1=(6.78-1.5)/1=5.28sh1=(Vm+Vo)t1/2=(6.78+1.5)*5.28/2=21.86m3) 爬行阶段14=h4/v 4=3/0.5=6sh4取 3m,M取 0.5m/s.矿井提升设备选型设计4) 减速阶段t3=(Vm-V4)/a 3=(6.78-0.5)/0.7=9s h3=

20、(Vm+V4)t 3/2=(6.78+0.5)*9/2=32.76m5) 等速阶段h2=H-ho-h i-h 3-h 4=406-2.35-21.86-32.76-3=346mt2=h2/Vm=346/6.78=51s6) 抱闸及停车阶段T5 取 1S, a5二V/t 4=0.5/仁0.5m/s7) 一次提升循环时间Tx=t0+t1+t2+t3+t4+0 =3.13+5.28+51+9+6+8=82.41s0 停止时间，取8s5. 实际提升能力及富裕系数实际年提升量300*14*3600300*14*3600AnQ* 6.07cTx1.15*8241=96.8417 万吨实际富裕系数a f=9

21、6.8417 =1.61 ?1.2606. 力图计算提升开始时拖动力Fo二kQg+PH+rma= 1.15*6070*9.8+5.7*406+67276*0.479= 123.8kN出轨时F0=F°-2ph 0= 123817-2*57.1*2.35=123548.6N= 123.5kN主加速开始F1= F '卄m(a-a 0)= 123548+67276(1-0.479)=158599N= 158.6KN主加速终了F1=F1-2ph 1= 158599-2*57.1*21.86=156102.6N= 156.1KN等速开始F2= F 1+ma=156102.6+67276*

22、1=88827N=88.8KN等速终了F 2=F2-2ph 2=88827-2*57.1*346=49314N=49.3KN减速开始F3= F' 2-ma3=49314-67276*0.7=2221N=2.22KN减速终了F3=F3-2ph 3=2221-2*57.1*32.76=-1520N =-1.5KN爬行开始F4= F' 4+ma=-1520+67276*0.7=45573N=45.57KN爬行终了F 4=F4-2ph 4=45573-2*57.1*3=45230.4N=45.23KN校核F ' 4F 4=KQ-Ph=1.15*6070*9.8-57.1*406

23、=45226N,符合要求。附箕斗六阶段速度图、力图-31F0=123.8KN F0=123.55KN F仁 158.6 KN F1=156.1 KN F2=28.8 KN F2=49.3 KN F3=2.22 KN F3=-1.5 KN F4=45.6 KN F4=45.2 KN第七节电动机功率校核1、按等效容量验算:Fx(1)计算 0 F2dtF2dt2/22/22/22/22/2Fo2FoFi2FiF22F2/F2F2xF32F3F42F4/totit2t3223221238172 1254821585992 15610228882722 493162 88827* 49316*3.13*

24、5.28* 512232221215202* 9245576?4522&* 62=44.1*10 10Ns(2)等效时间Td=(t 0+t 1+t 3+t 4)/2+t 2+ 0 /3=(3.13+5.28+9+6)/2+51+8/3=65.37s(3)等效功率Vm T F2dt 6.78；44.1*1010PdI.:1000 j Td 1000* 0.85 65.37=655.7Kw符合 Pe=800kw>1.1Pd=1.1*655.7=721.3kw(4)正常提升过负荷Fmax/Fe=158599/100295=1.58<0.75 入=0.75*2.3= 1.725故所

25、选电机符合要求第八节电耗及功率的计算电耗和效率是提升设备的主要技术经济指标因为电耗等于功率乖时间，所以提升电耗可计算如下:】Fdt1一次提升电耗为:式中：1.02-考虑附属设备的耗电量的附加系数；n-减速器的传动效率；n d-提升电动机的效率；:Fdt -提升循环中变化力对提升时间的积分，即提升循环1.02 * Vm1000* 3600 j d中力图下包围的面积，此积分可计算如下：° “F°F。/, EF/,F2F/,F3Ff,F4F：,0F dtt0t1t2t3t42 2 2 2 212381712548 *3.13158599156102 *5.288882724931

26、6 * 5122211520 *94557645226 * 62 2 2 2 2=500199N.s所以：1.02* Vm T w0Fdt1000*3600 j d1.02* 6.78* 50019911000*3600*0.85*0.85= 13.3 度提升设备的吨煤耗Wt=W/Q=13.3/6.07=2.19 度/ 吨一次提升有益电耗Wy=QH/(3.6*102)=6.07*406/(3.6*102 ) =6.7 度提升设备的效率n 0= Wy/W=6.7/13.3=50.4%设备实际年提升能力An 300*14*3600Q 300*14*3600* 6.07cTx1.15*8241=96

27、.8417 万吨实际富裕系数 a f二空也=1.61?1.260第四章经济概算一、主要设备1、箕斗：JL-6 型11000元/台查煤炭工业常用设备及主要器材价格汇编2、 钢丝绳：选直径 40mm,6< 19的右捻度镀钢丝绳.查价格汇编：3.39 元/m3、提升机：2JK-3.5/20单绳缠绕式提升机，卷筒个数为2,卷筒 直径D= 3.5 m,卷筒宽度B= 1.7米，两卷筒中心距1840mm。 查价格汇编：9万元/台4、电动机：选择丫R800-8/1180型6KV高压三相交流异步电动机。 查价格汇编：23060元/台3500 5、天轮：TSH型天轮，天轮直径为3500mm变为重力为11330N查价格汇编：2900元/台二、设备购置费：S=设备出厂价x 1.06=(11000 + 3.39 x 539 x 2+ 90000+